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1、第二节化学电源目标要求 1.了解依据原电池原理开发的技术产品 化学电池。 2.了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。3.正确书写原电池的电极反应式和电池反应方程式。一、化学电池化学电池 是利用原电池原理，将化学能转化为电能的装置。二、常用电池1一次电池碱性锌锰电池锌银电池电池结构负极： Zn 正极： MnO2 电解质溶液： KOH 溶液负极： Zn 正极： Ag2O 电解质溶液：KOH 溶液电极反应正极2MnO22e2H2O=2MnOOH2OHAg2O2eH2O=2Ag 2OH负极Zn2e2OH=Zn(OH)2Zn2OH2e=Zn(OH)2总反应式Zn2MnO2
2、2H2O=2MnOOHZn(OH)2ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag 2.二次电池铅蓄电池氢氧燃料电池电池结构负极： Pb 正极： PbO2 电解质溶液： H2SO4溶液负极： H2 正极： O2 电解质：酸性电解质电极反应正极PbO2(s) SO24(aq)4H(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l) O24H4e=2H2O 负极Pb(s)SO24(aq) 2e=PbSO4(s) 2H24e=4H总反应式Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l) 2H2O2=2H2O 知识点一化学电池1碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱
3、性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为ZnMnO2H2O=ZnOMn(OH)2下列说法中，错误的是() A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为MnO22H2O2e=Mn(OH)22OHC电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过0.2 mol 电子，锌的质量理论上减少6.5 g 答案C 解析本题要求利用原电池的原理，分析碱性锌锰电池：锌为负极， 在反应中失去电子，故 A 正确；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子定向移动方向与电流方向精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 -
4、- - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - -相反， 故 C 错误； 由电子守恒知D 项正确； 由该电池反应的总反应式和原电池的原理写出正极反应式知B 正确。2某新型可充电电池，能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应式为3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH ，以下说法不正确的是() A放电时负极反应式为Zn2e2OH=Zn(OH)2B放电时正极反应式为FeO244H2O3e=Fe(OH)35OHC放电时每转移3 mol 电子，正极
5、有1 mol K2FeO4被氧化D充电时阳极附近的溶液的碱性减弱答案C 解析选项 A，放电时，在碱性条件下，Zn 失去电子为电池的负极：Zn2e2OH=Zn(OH)2；选项B，根据放电时总电池反应式减去负极反应式(电子数需相等)可得放电时正极反应式为FeO244H2O3e=Fe(OH)35OH；选项C，放电时， K2FeO4被还原；选项 D，充电是放电的逆向反应，所以充电时，阳极消耗OH，导致阳极附近的溶液的碱性减弱。3生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2PbSO42H2OPbO2Pb2H2SO4下列对铅蓄电池的说法
6、错误的是() A需要定期补充硫酸B工作时铅是负极，PbO2是正极C工作时负极上发生的反应是Pb 2eSO24=PbSO4D工作时电解质的密度减小答案A 解析铅蓄电池放电时相当于原电池，Pb 是负极， PbO2是正极，负极发生的反应是Pb失去电子生成Pb2，Pb2与溶液中的SO24生成 PbSO4沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等， 在电池制备时， PbSO4的量是一定的， 制成膏状， 干燥后再安装， 说明 H2SO4不用补充；放电时，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。知识点二燃料电池4固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆氧化钇为电解质， 这
7、种固体电解质在高温下允许氧离子 (O2)在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b 均不参与电极反应。下列判断正确的是() A有 O2参加反应的a 极为电池的负极Bb 极的电极反应式为H22eO2=H2O Ca 极对应的电极反应式为O22H2O4e=4OHD该电池的总反应式为2H2O2=高温2H2O 放电充电放电充电精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - -
8、- - - - - - -答案D 解析因为电子从b 电极流向a 电极，所以b 电极为负极， H2在该极发生氧化反应；a电极为正极， O2在该极发生还原反应。由此推断该原电池的负极反应式为H2 2e=2H，正极电极反应式为12O22e=O2，则电池总反应式为2H2O2=高温2H2O。5有位科学家说：“甲烷是21 世纪的新燃料。”甲烷作为燃料的用途之一就是用于制作燃料电池。有科技工作者制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另一个电极通入甲烷， 电解质是掺杂了Y2O3的 ZrO2晶体， 它在高温下能传导O2。以下判断错误的是() A电池正极发生的反应：O24e=2O2B电池负极发生的反应：CH4
9、4O28e=CO22H2O C固体电解质里的O2的移动方向：由正极流向负极D向外电路释放电子的电极：正极(即电子由正极流向负极) 答案D 解析因为放电时，电池正极发生还原反应(元素化合价降低)，负极发生氧化反应(元素化合价升高 )。所以正极反应式是O24e=2O2，负极反应式是CH4 4O28e=CO22H2O。由上述电池的正、负极反应式可以看出：正极反应“源源不断 ”地产生 O2，负极反应要持续进行，则需要“持续不断 ” 的 O2供应，故电池内O2的移动方向是由正极流向负极。电池的负极发生氧化反应，失去电子，故外电路电子从负极流出，所以D 错误。练基础落实1铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2
10、，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应式为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，下列结论正确的是() APb 为正极被氧化B溶液的pH 不断减小CSO24只向 PbO2处移动D电解质溶液的pH 不断增大答案D 解析由题给电极反应式可以看出H2SO4不断被消耗， 故 pH 不断增大， 所以 B 不正确，D 正确；由 Pb 元素化合价的变化，可以看出Pb是负极，所以A 不正确；原电池工作时，整个电路中负电荷的流向是一致的，外电路中，电子由Pb极流向 PbO2极；内电路中，负电荷(SO24和 OH)移向 Pb极，所以C 不正确。2微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电
11、极分别是Ag2O 和Zn，电解质溶液为KOH 溶液，电极反应式为Zn2OH2e=ZnOH2O Ag2OH2O2e=2Ag2OH总反应式为Ag2OZn=ZnO2Ag 根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是() A在使用过程中，电池负极区溶液的pH 增大B在使用过程中，电子由Ag2O 经外电路流向Zn 极CZn 是负极， Ag2O 是正极DZn 极发生还原反应，Ag2O 极发生氧化反应答案C 解析(1)根据电极反应式可知Zn 失电子被氧化而溶解，Ag2O 得电子被还原，故Zn 是负极， Ag2O 是正极，所以C 正确； (2)负极 (即 Zn 极)在反应时消耗OH，则负极区溶液的pH 应减小，故A
12、 错误； (3)发生原电池反应时，电子由负极经外电路到正极，即电子从Zn极经外电路到Ag2O 极，故 B 错误； (4)在原电池中， 负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故 D 错误。精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - -3有人设计出利用CH4和 O2的反应，用铂电极在KOH 溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在 O2中燃烧，则下列说法
13、正确的是() 每消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e负极上CH4失去电子，电极反应式为 CH410OH8e=CO237H2O负极上是O2获得电子，电极反应式为O22H2O4e=4OH电池放电后，溶液的pH 不断升高ABCD答案A 解析CH4在铂电极上发生类似于CH4在 O2中燃烧的反应，即CH4CO2，严格地讲生成的 CO2还与 KOH 反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为 CH4 8e 10OH=CO237H2O,1 mol CH4参加反应有8 mol e发生转移， O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O22H2O4e=4OH。虽然正极
14、产生OH，负极消耗 OH，但从总反应式CH42O2 2KOH=K2CO33H2O 可看出是消耗了KOH ，所以电池放电时溶液的pH 值不断下降，故 正确， 错误。练方法技巧4锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为Zn2MnO22NH4=Zn2Mn2O32NH3H2O，此电池放电时，在正极(碳棒 )上发生反应的物质是() AZn B碳CMnO2和 NH4DZn2和 NH3答案C 解析根据原电池原理，锌为负极，碳棒为正极，锌应参加负极反应，而MnO2在反应中得到电子，应当在正极区发生反应，又由于NH4移向正极，在正极发生反应生成NH3。本题考查原电池电极反应式的书写，阳离子移动的方向。5氢
15、氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应式如下：负极： 2H24OH4e=4H2O 正极： O22H2O4e=4OH当得到 1.8 L 饮用水时，电池内转移的电子数约为()A1.8 mol B3.6 mol C100 mol D200 mol 答案D 解析n(H2O)1.8103 g18 g mol1100 mol 2H2O4e2=2H2O 即每生成1 mol H2O 则转移 2 mol e，当生成100 mol H2O 时，转移 200 mol e。6 乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在 200左右时供电， 电池总反应式为C2H5OH3O2=2CO2
16、3H2O，电池示意图，下列说法中正确的是() 精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - -精品学习资料 可选择p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - -A电池工作时，质子向电池的负极迁移B电池工作时，电流由b 极沿导线流向a 极Ca 极上发生的电极反应是C2H5OH3H2O12e=2CO212HDb 极上发生的电极反应是2H2OO24e=4OH答案B 解析通入乙醇的一极(a 极)为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极(b 极)为正极，发生还原反应。电池工作时，阳离子(质子 )向电池的正极迁移，A 项不正确；电流方向与电子流向相反，电流由b 极沿导线流向a 极， B 项正确； a 极上乙醇应该失电子被氧化，所以C项不正确； 因为电池中使用的是磺酸类质子溶剂，所以电极反应式中不能出现OH，D 项不正确。练综合拓展7科学家预言，燃料电池将是21 世纪获得电力的重要途径，美国已计划将甲醇燃料电池用于军事。一种甲醇
